[发明专利]一种烟气脱硫并回收硫的方法

说明书

本发明涉及一种烟气脱硫并回收二氧化硫的方法。

煤中的硫在燃烧等利用过程中产生SO₂如直接排放大气，将引起大气环境的严重污染，形成酸雨等会对人体和各种物品的损坏以至造成国民经济的重大损失，更严重的是对地球环境生态的破坏，将使得人类生存环境受到无法挽回的影响。因此减少和控制污染、防治燃煤时硫的排放是全球性可持续发展的需要。世界各国人民和政府都已对此获得了具有共同的认识，而其最关键是迫切需要开发技术先进，经济可行，环境好的防治技术。

目前，有关烟气脱硫已有多种脱硫技术，包括湿法石灰水尾气脱硫、炉内喷钙加增湿、旋转喷雾法等，它们分别处于研究、开发和工业应用中。不同的技术路线有其各自的特点，从脱硫剂形态分，这些技术可分为干法和湿法两种，湿法以石灰水脱硫生产石膏技术为代表，已有工业应用，但设施体积庞大，运行成本高，副产品价值低，低质量的石膏可用性差，容易造成污染的转移(二次污染)；干法则以德国的B-F工艺为代表，采用大颗粒或成型活性炭(脱硫炭)为脱硫剂，当为固定床工艺时，脱硫和再生过程间歇交替进行，操作过程复杂；也有采用移动床工艺方案，或是脱硫阻力大，或是脱硫效率低，脱硫剂输送操作复杂，且对脱硫剂的强度要求苛刻。而用大颗粒脱硫剂脱硫过程的共同不足在于，由于大的固体内扩散阻力存在，脱硫和再生反应速度很慢，处理烟气空速低，脱硫设备体积庞大；而且烟气压力损失大，使排气动力消耗增大；再生过程也难以直接获得高品位的副产品，气体进一步处理复杂，经济效益差，最终增加了企业用于环保处理的负担。这些弱点也是这些技术在中国难以推广应用的主要原因。

本发明的目的是提供一种既脱除烟气中的硫，又能回收经济价值很高的二氧化硫副产品的烟气脱硫方法。

为达到上述目的，本发明采用干法脱硫，利用小颗粒的脱硫剂，该脱硫剂具有良好的脱硫能力，同时具有好的可再生性，在吸附脱硫后，经再生可恢复脱硫能力。将该细粉＜1mm的脱硫剂，流速依烟气流量和含硫量而定从脱硫反应器的上部进入温度为60～160℃，常压的脱硫反应器中，含氧6％左右，含水蒸气10％左右的含硫烟气流速为1～20m/s也一起进入脱硫反应器中，气固同时并流向下流动接触，完成气体的连续脱硫。烟气由于受固体自身重力下降流动的带动而使得在脱硫过程中气体的压力损失受固体加入的影响非常小，烟气的压力降很低，脱硫剂吸收气体中的硫化物(二氧化硫等)，当到达脱硫反应器底部时，脱硫过程结束，烟气中的绝大部分硫化物已转移到固体脱硫剂中，气固一起进入气固分离器，分离后的气体经进一步除尘后从烟囱排放。吸收了硫的固体脱硫剂经提升后进入温度为200-250℃压力为常压的预处理器中，预处理的目的是将二氧化硫的解析与其它吸附组分的解析分阶段进行，从而使之后的再生过程可得到二氧化硫浓度尽量高的再生气体，以利于再生气体的加工与回收。在预处理器较低温度条件下，脱硫剂吸附的空气、烟气及水蒸气等先解析出来，此时二氧化硫还未明显解析，故所得尾气含二氧化硫浓度较底，将这些尾气送回脱硫反应器参加脱硫，以防止产生二次污染。经预处理过的脱硫剂进入再生反应器进一步被加热至500-550℃，再生的加热方式排除采用热气体直接加热形式，而采用间接换热器加热或热固体介质加热。当再生反应器采用列管换热器方式时，列管竖式布置，管程走脱硫剂，壳程为加热烟气，固体脱硫剂在列管中靠重力下降移动，同时被管外的热烟气加热升温，受热过程中，脱硫剂中的硫化物离开固体脱硫剂而被解析出来，得到含SO₂的再生气体，一般二氧化硫浓度在50％左右，这些再生气体送到硫回收单元进行加工回收。太高的脱硫剂温度对脱硫过程不利，因此经过再生后的热脱硫剂(含低的残留硫)进入冷却器，冷却至100～150℃，从冷却器底部排出后，由脱硫反应器的中部进入脱硫反应器，再次参加脱硫过程，再生过的脱硫剂具有更强的脱硫活性，特别是对吸收低二氧化硫浓度的气体有利，将其从脱硫反应器中部加入，以利于降低脱硫出口气体中二氧化硫残余浓度。再生反应器中得到含二氧化硫50％左右的再生尾气，其中还含有二氧化碳、氮气、水蒸气及少量的一氧化碳、氢气和氧气等，再生气体处理单元的目的是将二氧化硫分离出来并进行回收，最终生产高纯度的液体二氧化硫产品。各种气体在同一温度下蒸汽压有别，而且在常温范围内，温度降低时，二氧化硫的蒸汽压与其它气体(二氧化碳、氧气、氮气、一氧化碳等)相比更明显下降。再生气体先进行冷却，以除去混合气体中的水分，其后进行加压和冷却，由于在压力和低温条件下，混合气体中的二氧化硫的分压浓度大大地高于二氧化硫在此温度下的平衡蒸汽压(6.3℃时的蒸汽压为0.1MPa)，二氧化硫被液化成液体。由于加压下部分气体在液体二氧化硫中有一定的溶解，降低了二氧化硫的纯度。故将分离罐中收集的液体二氧化硫送至减压增浓器中，随着减压，液体中溶解的气体释放出来，从而使液体二氧化硫的浓度增高，释放出来的气体中同时含有较高的气体二氧化硫，将这些气体送再生气体压缩机入口与再生气体一起被加压，再次进行液化和分离，经增浓的二氧化硫装入液体产品罐或运输罐车上，供外销。再生气体液化分离过程产生的残留混合气体中的二氧化硫分压接近或达到该温度下的平衡蒸汽压，如在压力3.0MPa温度6.3℃时，计算可知残留混合气体中的二氧化硫平衡浓度为3.33％。将液化残留气体中的二氧化硫进一步进行硫回收，提高硫回收率，同时避免二次污染。